CN108614332A - 一种多路光高速传输发射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学技术领域，提出了一种多路光高速传输发射装置，包括多片激光器芯片、与激光器芯片相同数量的准直透镜、温控装置、合波器，汇聚透镜以及光纤插口。激光器芯片贴装于热电制冷器的上方，通过控制热电制冷器及热敏电阻来监控激光器芯片的温度，保证了各路激光器输出功率及波长的稳定性；激光器芯片的出射光经过准直透镜后转化为平行光，平行光经过合波器进行多次反射后最终将四路光整合为一路光耦合至光纤中。本发明中合波器采用了四个不同的带通滤波片粘贴平行六面体的结构，通过对合波器上的四个滤波片精确镀膜来隔绝四路激光之间的串扰，保证每一路波长光在各自固定的反射区域进行反射，有利于降低插损，提高生产良率。

Description

一种多路光高速传输发射装置
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种多路光高速传输发射置。
背景技术
100Gb/s LAN WDM TOSA由4路25Gb/s速率波长分别为1295nm,1300nm,1305nm,1310nm激光整合为一路光通过光纤向外传输，4路激光通道与通道之间的波长间隔很小，仅有5nm。目前对于多个芯片发光器件，通常采用4路光纤连接，此方法大大增加了器件尺寸和产品成本。实现四路光信号在一根光纤中传输，同时保证各路激光的稳定性、避免插损和串扰，是多路光高速传输系统亟待解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提出了一种多路光高速传输发射装置，保证了各路激光的输出波长及功率稳定，降低了各路光之间插损及串扰，可有效提高生产良率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：提出了一种多路光高速发射传输装置，包括：
多片激光器芯片，用于发出多路激光；以及
温控装置，所述激光器芯片贴装于温控装置上，用于对激光器芯片进行精确地温度控制；以及
与激光器芯片相同数量的准直透镜，一一对应且同轴设置于所述激光器芯片的出光侧，用于将所述激光器芯片发出的激光准直为平行光；以及
合波器，设置于所述准直透镜出光侧，用于将多路激光整合为一路光；以及
汇聚透镜，设置于所述合波器的出光侧，用于接收并汇聚所述合波器的输出光；以及
光纤插口，设置于所述汇聚透镜的出光侧且与所述汇聚透镜同光轴，用于将汇聚后的光耦合至光纤中。
优选地，所述温控装置包括热电制冷器、热敏电阻及垫块，所述垫块包括大垫块、小垫块以及芯片垫块，所述大垫块贴装于所述热电制冷器的顶面，所述小垫块贴装于大垫块的顶面，所述小垫块顶面贴装有多块芯片垫块，每块芯片垫块上贴装有一片激光器芯片，所述热敏电阻贴装于所述小垫块上。
优选地，所述准直透镜贴装于所述大垫块上。
优选地，所述垫块采用氮化铝材质制成。
优选地，所述激光器芯片的数量为2～4片。
优选地，所述合波器包括与激光器芯片数量相同的多片带通滤光片，以及一个平行六面体棱镜，所述多片带通滤光片依次贴装固定于所述平行六面体棱镜的一个侧面，平行六面体棱镜上与该侧面相对的另一侧面的中下部处设置有分界面，所述分界面上侧区域镀有高反膜，分界面下侧区域镀有抗反射膜。
优选地，所述滤光片由基材和依次镀于所述基材上的高折射率膜层和低折射率膜层组成。
优选地，所述高折射率膜层采用Ta2O5材质，所述低折射率膜层采用SiO2材质。
优选地，所述平行六面体棱镜采用BK7光学玻璃制成，所述平行六面体棱镜底面与侧面的夹角为88°。
本发明提出的多路光同时传输发射装置，其四片激光器芯片贴装于热电制冷器TEC的上方，通过控制热电制冷器TEC及热敏电阻来监控激光器芯片的温度，保证了各路激光器输出功率及波长的稳定性；激光器芯片的出射光经过四个准直透镜后转化为平行光，四路平行光经过合波器进行多次反射后最终将四路光整合为一路出射，合波器采用了四个不同的带通滤波片粘贴平行六面体的结构，通过对合波器上的四个滤波片精确镀膜来隔绝四路激光之间的串扰，保证每一路波长光在各自固定的反射区域进行反射，降低插损。整合后的一束光汇聚到汇聚透镜中，最终通过光纤向外传输。通过主动耦合透镜的方式，达到最大的耦合效率，进而提高生产良率。
附图说明
图1是本发明的实施例一提供的一种多路光高速传输发射装置；
图2为本发明中温控装置的结构示意图；
图3是合波器的平面结构图；
图4是合波器的立体结构图。
图中：1-1295nm激光器芯片，2-1300nm激光器芯片，3-1305nm激光器芯片，4-1310nm激光器芯片， 5-热敏电阻，6～9-芯片垫块，10-小垫块，11-大垫块，12-热电制冷器TEC，13～16-准直透镜，17-合波器，1701-第一滤波片，1702-第二滤波片，1703-第三滤波片，1704-第四滤波片，1705-平行六面体棱镜，1706-分界面上侧区域，1707-分界面下侧区域，18-汇聚透镜，19-光纤插口。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一：
如图1所示，100G LAN WDM TOSA的光路中包括四块激光器芯片，分别为1295nm激光器芯片1，1300nm激光器芯片2，1305nm激光器芯片3和1310nm激光器芯片4，分别发出波长为1295nm、1300nm、1305nm和1310nm的四路激光信号。
四块激光器芯片均贴装在如图2所示的温控装置上，温控装置包括热电制冷器TEC12、热敏电阻5及垫块，垫块包括大垫块11、小垫块10以及四块芯片垫块6～9。先将热电制冷器TEC12用环氧银胶贴装于光器件管壳底部，再将大垫块11用环氧银贴装于热电制冷器TEC12的表面，再将小垫块10用环氧银胶贴于大垫块11的表面。四块激光器芯片提前用共晶焊的方式分别贴装于芯片垫块6～9的表面，再一起与热敏电阻5贴装于小垫块10的表面。激光器芯片所散发出的热量逐层导出，最终通过热电制冷器TEC导出，保证了激光器芯片工作在正常的温度范围内。热敏电阻5用于监控芯片的温度，保证精准控温。
每个激光器芯片的出光侧同轴对应一个准直透镜，用于将所述激光器芯片发出的激光准直为平行光。准直后的平行光进入合波器17，在合波器17中经过多次反射将四路激光整合为一束光，再汇聚到汇聚透镜18中，最终通过光纤插口19耦合至光纤中，实现了四路高速光同时发射传输。
其中，合波器17用353ND胶固定于光器件管壳底部，汇聚透镜18用353ND胶贴装于光器件管壳内，光纤插口19用激光焊接的方式固定在光器件管壳侧面。准直透镜13～16通过主动耦合的方式，当达到最大耦合效率时，将透镜用3410胶水贴装固定于大垫块11的表面。
合波器的结构图见图3、4，如图所示合波器是由4片带通滤波片用胶粘贴平行六面体棱镜制作而成。其中滤波片的材质为基材上相继镀高、低折射率的膜层，基材材质为WMS15，高折射率膜层材质为Ta2O5，低折射率膜层材质为SiO2，所采用的镀膜方式为离子源溅镀。所用平行六面体棱镜的材质为BK7，平行六面体棱镜1705底面与侧面的夹角θ为88°。第一滤波片1701透射中心波长1295nm的光，反射其他波长的光；第二滤波片1702透射中心波长1300nm光，反射其他波长的光；第三滤波片1703为透射中心波长1305nm光，反射其他波长的光；第四滤波片1704透射中心波长1310nm光，反射其他波长的光；平行六面体棱镜1705右侧分界面上侧区域1706镀有高反射膜，分界面下侧区域1707镀有抗反射膜。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多路光高速传输发射装置，其特征在，包括：
多片激光器芯片，用于发出多路激光；以及
温控装置，所述激光器芯片贴装于温控装置上，用于对激光器芯片进行精确地温度控制；以及
与激光器芯片相同数量的准直透镜，一一对应且同轴设置于所述激光器芯片的出光侧，用于将所述激光器芯片发出的激光准直为平行光；以及
合波器，设置于所述准直透镜出光侧，用于将多路激光整合为一路光；以及
汇聚透镜，设置于所述合波器的出光侧，用于接收并汇聚所述合波器的输出光；以及
光纤插口，设置于所述汇聚透镜的出光侧且与所述汇聚透镜同光轴，用于将汇聚后的光耦合至光纤中。
2.根据权利要求1所述的一种多路光高速传输发射装置，其特征在于：所述温控装置包括热电制冷器、热敏电阻及垫块，所述垫块包括大垫块、小垫块以及芯片垫块，所述大垫块贴装于所述热电制冷器的顶面，所述小垫块贴装于大垫块的顶面，所述小垫块顶面贴装有多块芯片垫块，每块芯片垫块上贴装有一片激光器芯片，所述热敏电阻贴装于所述小垫块上。
3.根据权利要求2所述的一种多路光高速传输装置，其特征在于：所述准直透镜贴装于所述大垫块上。
4.根据权利要求2所述的一种多路光高速传输装置，其特征在于：所述垫块采用氮化铝材质制成。
5.根据权利要求1所述的一种多路光高速传输发射装置，其特征在于：所述激光器芯片的数量为2～4片。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种多路光高速传输发射装置，其特征在于：所述合波器包括与激光器芯片数量相同的多片带通滤光片，以及一个平行六面体棱镜，所述多片带通滤光片依次贴装固定于所述平行六面体棱镜的一个侧面，平行六面体棱镜上与该侧面相对的另一侧面的中下部处设置有分界面，所述分界面上侧区域镀有高反膜，分界面下侧区域镀有抗反射膜。
7.根据权利要求6所述的一种多路光高速传输发射装置，其特征在于：所述滤光片由基材和依次镀于所述基材上的高折射率膜层和低折射率膜层组成。
8.根据权利要求6所述的一种多路光高速传输发射装置，其特征在于：所述高折射率膜层采用Ta2O5材质，所述低折射率膜层采用SiO2材质。
9.根据权利要求6所述的一种多路光高速传输发射装置，其特征在于：所述平行六面体棱镜采用BK7光学玻璃制成，所述平行六面体棱镜底面与侧面的夹角为88°。
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